JPH02503168A - 均一な、微細なホウ素含有セラミツク粉末を製造する装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 均一な、微細なホウ素含有セラミック粉末を製造する装置および方法 本発明は、セラミック粉末の分野に関する。さらに詳しくは、本発明はセラミッ ク粉末を製造する装置および方法に関する。

最近、セラミック材料は多くの工業において広範な種類の用途を見いだした。広 範な努力は、構成材料の望ましい物理学的性質、例えば、高度、高温における構 造的一体性、および化学的不活性を示すセラミック部品の開発および製作に向け られて来ている。努力は、また、セラミック部品の破壊をしばしば生ずる欠陥の 排除に向けられて来ている。これらの潜在的破壊は、ある種の用途におけるセラ ミック材料の使用の増加を有意に障害し、そしてしばしば前駆体粉末の不完全な 充填から生ずる小さい割れまたは空隙に起因する。この問題の１つの解決は、緊 密に充填することができ、これにより粒子間の空隙空間を減少することができる 、微細な単分散した粉末の製造である。Ｅ、Ａ、バリンガ−（Ｂａｒｒｉｎｇｅ ｅｒ）およびＨ，に、ボウウェン（Ｂｏｗｅｎ）、「単分散したＴｉｅ、粉末の 形成、充填および焼結（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ、Ｐａｃｋｉｎｇ　　ａｎｄ　　Ｓ ｉｎｔｅｒｒｉｎｇ　　ｏｆ　　Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　　ＴｉＯ２Ｐｏ ｗｄｅｒｓ）Ｊ、Ｊ、Ａｍｅｒ、Ｃｅｒａｍ、Ｓｏｃ、６５．Ｃ−１９９（１９ ８２）は、高い品質の部品を製造するための「理想的」セラミック粉末は高い純 度であり、そして単分散した、球形の非凝集であり、約０．１〜約１．０ミクロ ンの直径の粒子を含有するすることを示唆した。

操作したセラミック部品において微細なセラミック粉末を使用すると、ある数の 利点が得られる。例えば、セラミック粉末を焼結するとき、隣接する粒子は一般 に融合して粒子になる。一般に、粒度は部品を製造する粒子内の微結晶により支 配される、すなわち、粒度は一般に部品を製作する微結晶の大きさより大きい。

こうして、微細な微結晶から構成され微細な粒子の濃密化は微細な粒子の物体を 製造する機会を提供する。

微細な均一な微結晶の大きさをもつセラミック粉末の使用において追加の利点は 、粉末を濃密化するために要する温度がしばしば減少することである。工業的規 模において、これはエネルギーをかなり減少させることができる。

粒度と物理学的一体性との間の関係は、また、研究されて来ている。

例えば、Ａ、Ｄ、オシボブ（Ｏｓｉｐｏｖ）らは、「熱プレスした炭化ホウ素の 機械的性質への多孔度および粒度の効果（Ｅｆｆｅｃｔ　　ｏｆＰｏｒｏｓｉｔ ｙ　　ａｎｄ　　Ｇｒａｉｎ　　５ｉｚｅ　　ｏｎ　　ｔｈｅＭｅｃｈａｎｉｃ ａｌ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ｏｆ　　１（ｏｔ−Ｐｒｅｓｓｅｄ　　Ｂｏ ｒｏｎ　　Ｃａｒｂｉｄｅ）、Ｓｏｌ、Ｐｏｗｄｅｒ　　Ｍｅｔａｌｌ、Ｍｅｔ 、ｃｅｒａｍ、（英訳）２１（１）、５５−８（１９８２）において、炭化ホウ 素の物体についてこの関係を研究した。著者らは、より微細な大きさを示す部品 は粗い粒子から成る部品より有意に強いことを発見した。こうして、ホウ素に基 づく系は明らかに粒度の制御から利益を得ることができる。

これらの発見にかんがみて、かなりの研究が均一な、微細な大きさのセラミック 粉末を製造する方法および手段の關発になされて来ている。

セラミック粉末の商業的製造は典型的にはバッチ式で、摩擦粉砕、酸滲出、およ びセラミック粉末の大きさの分類により達成された。これらの粉末は、一般に、 延長した期間にわたる、遅い、均一でない加熱を使用する反応を経て合成されて きた。例えば、炭化ホウ素の商業的製造は、最も普通に、三酸化ニホウ素を炭素 でバッチの電気アーク炉内で還元することによって実施される［Ａ、リップ（Ｌ 　ｉ　ｐ　ｐ）　、ｒ炭化ホウ素：製造、性質、応用Ｊ、Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ 　　Ｒｕｎｄｓｃｈａｕ、Ｎｏ、１４．２８．３３（１９６５）および７（１９ ６６）］、反応および冷却は、このプロセスを制御する加熱伝導の速度が遅いた めに、延長した期間に、わたって、日のオーダーで、実施される。均一でないプ ロセスの条件は、非均−の化学的組成物および生成物内の結晶大きさを生ずる。

この方法から得られる生成物の焼結した塊は、濃密化のために十分に微細な粒子 サイズを達成するために物理学的大きさの減少を必要とする。炭化ホウ素は極端 に硬いために、この大きさの減少の工程は極めて困難でありかつ経費を要し、そ して微粉砕の間に取り上げられる不純物で生成物は汚染される。金属不純物の酸 滲出は必要であり、そしてこの方法をさらに複雑にする。

遅い、不均一な加熱および引き続く処理の複雑さのために直面する問題のために 、研究者らは、大きさの減少および他の追加の工程を回避することができるよう に、適当な粉末を直接製造する方法を探求した。１つの有効な方法は、レーザー 加熱ガスからの生成物の直接の合成を包含する０例えば、Ｒ，Ａ、マラ（Ｍａｒ ｒａ）およびＪ、Ｓ、／％ツガーティ（Ｈａｇｇｅｒｔｙ）は、彼らの論文「に おいて、レーザー加熱ガスから作ったセラミック粉末の合成および特性Ｊ、Ｃｅ ｒａｍ、Ｅｎ　　、Ｓｃｉ、Ｐｒｏｃ、’３．３１（１９８２）において、ケイ 素、炭化ケイ素および窒化ケイ素の粉末をＳｉＨ，を含む発熱反応を誘導するこ とによつて製造することを記載している。０．Ｏ１〜Ｏ，１ミクロンの範囲の粒 子サイズをもつ等軸の単分散した粉末が得られる。マラ（Ｍａｒｒａ）およびハ ッガーティは、さらに、このレーザー加熱法を使用して、酸化物および一酸化物 のセラミック、例えば、ＴｉＢ１、ＡＩＮ、Ｂ、Ｃなどを製造することができる ことを述べている。

粉末は、また、高周波プラズマ加熱ガスから合成されてきている。参照、例えば 、米国特許第４，２６６．９７７号（Ｓｔｅｉｇｅｒ）ｅその特許は、サブミク ロンの大きさの炭素含有ニホウ化チタン粉末を製造する気相熱分解法を記載して おり、ここでハロゲン化チタンおよびガスのホウ素源（例えば、三塩化ホウ素） の反応成分を、プラズマヒーター内の水素の加熱により生成した水素の熱流と混 合する。

他の気相タイプの合成法において、米国特許第３．３４６．３３８号（Ｌａｔｈ ａｍ％Ｊｒ、）は、反応成分の各々の蒸気を炉の反応ゾーンの１つの端中に入れ 、次いで反応ゾーンの他方の端から微細な炭化物の生成物を回収することによっ て微細なケイ素またはチタンの炭化物を連続的に製造することを開示している。

一般に、反応成分ガスのレーザーまたはプラズマ加熱は、高温への最小の暴露お よびほとんど瞬間的な冷却で、反応成分の加熱速度、短い反応時間（数秒分の１ ）により特徴づけられる。はぼ瞬間的なかつ均一な加熱速度の正味の結果は、サ ブミクロンの均一な大きさのセラミック粒子である。しかしながら、気相合成さ れた粉末は多くの望ましい品質を有するが、固有に遅い発生速度および装置の高 いコストおよび必要なガスの原料（例えば、三塩化ホウ素）のために、それらは 製造が比較的高用には実際的ではない。

微細なセラミック粉末を直接製造する他の方法は、金属酸化物を金属で還元する ことによる（いわゆる、ｒテルミット反応（ｔｈｅｒｍｉｔｅ　　ｒｅａｃｔｉ ｏｎ）Ｊ）。例えば、米国特許第２．８３４．６５１号は、三酸化ニホウ素、炭 素、およびマグネシウムの混合物を加熱することによって微細な粒子サイズの炭 化ホウ素をバッチ式に製造することを記載している。典型的には、反応成分を緊 密に混合し、容器中に装入し、そして反応を反応混合物全体を十分に加熱するか 、あるいは溶融などを使用して開始する。テルミット反応は高度に発熱性であり 、そして自己でんばん性である。典型的には粒子サイズは微細であるが、テルミ ット法により製造された粒子は、加熱速度、温度、よびその温度における反応時 間が不均一であるために、かなり広い分布（０，２〜ｌＯミクロン）を有する。

典型的には過剰の金属をこれらの反応において使用するので、残留金属を可溶化 および洗浄するための後処理の酸溶出／洗浄工程を必要とする。テルミット反応 により製造されたセラミック粉末は、残留金属で汚染されているので、高い純度 の用途には満足すべきものではない。熱鉱酸で及復熟成した後でさえ、これらは 除去が困難である。

それほど経費のかからない、より商業的に実施可能な手段により、均一な、微細 な粉末を直接製造する試みは、種々の炉の変更包含した。一般に、これらは固体 の反応成分を、不活性または反応−燃焼性ガスを含有する、加熱した、比較的制 限された空間を通して、所望の反応に従いかつ所望の生成物の分解を回避するた めに必要な、可変速度で通゛すことを包含する。例えば、米国特許第１．２１２ ．１１９号（Ｓｅｒｐｅｋ）において、垂直炉が開示されており、この中で炭素 およびアルミニウム材料を加熱し、その間窒化アルミニウムの製造に十分に、窒 素の雰囲気を自由落下するか、あるいは窒素流中にスウィープする。他の米国特 許第１．２１７．８４２号（Ｓｅｒｐｅｋ）は、ガスの流れが反応成分材料と同 一通路に沿って反応ゾーンをスウィープしないで、むしろ多孔質壁を通して反応 ゾーンの中にはいる炉を開示している。これは反応成分の材料または生成物が反 応器の壁土に蓄積するのを防止する。

２つの型の垂直の「流体の壁」の管状反応器は、マトビチ（Ｍａｔ。

ｖｉｃｈ）へのある数の米国特許に記載されている（米国特許第３，９３３．３ ４３号、４，０４２．３３４号、４，０４４．１１７号、４゜０５６．６０２号 、４，０５７，３９６号、４，０９５．９７４号、４゜１９９．５４５号および ４，２３４．５４３号）。反応器は入口端、反応室および出口端を有する。反応 室は不活性流体のエンベロープの内部として定められており、これは内側の管壁 を反応成分および反応生成物から保護する。２つの型の反応器は、「流体の壁」 の環状エンベロープを発生させる方法から生ずる。１つの実施態様において、反 応器は多孔質壁を有し、それを通して不活性流体は反応器管の内側表面から内方 に半径方向に流れる。他の実施態様において、層状ディフューザーを入口端に隣 接して位置させ、そして流体を圧力下に反応室を通して実質的に層状の方式で流 れさせる。これは反応器管の内側表面のための保護的ブランケットを提供する。

一般に、これらの反応器は種々の化学的方法、例えば、無機および有機の両者の 化合物の熱分解、熱溶解、解離、分解および燃焼に有用であると、記載されてい る。

米国特許第４．２９２．２７６号（Ｅｎｏｍｏｔｏ　　ｅｔ　　ａｌ、）は、主 としてベーター型結晶から成る炭化ケイ素を製造する装置を開示している。それ は垂直型反応器を使用し、この反応器は出発物質の入口、予熱ゾーン、冷却ゾー ンおよび生成物のために閉鎖可能な出口をこの順序で有する。閉鎖可能な出口は 、重力供給のレンガ（典型的には直径３〜１８ｍｍ）のための時間単位の延長し た反応時間を可能とする。この設計は電気的誘導加熱を使用する。

反応室への溶融可能な固体の連続な装入のために、あるいは凝縮する流体の出口 端を通る連続な排出のために、これらの反応器／炉の設計に特別な設備は設けら れていない。三酸化ニホウ素、ホウ酸、または表面湿分をもつ三酸化ニホウ素（ これはホウ酸として挙動して、ホウ素含有生成物を生成する）からなる供給原料 を使用するとき、特定の問題に直面する。三酸化ニホウ素は、コストが比較的低 くかつ入手容易であるために、これらのホウ素含有セラミック化合物のための出 発物質として、特に商業的に意味をもつ。しかしながら、問題は三酸化ニホウ素 は約３２５℃で軟化し、約４５０°Ｃで溶融し、そして約１４００℃で揮発する ということである。ホウ酸は約１５０℃〜１７５℃において溶融物相通過して、 液状のメタＢＯ・ＯＨを形成する。前述の炉の設計を三酸化ニホウ素とともに使 用するとき、粒子は炉の反応ゾーンへ入るとき、約１５０℃以下から約１４００ ℃以上の加熱サイクルを通過し、こうして反応ゾーンの入口付近のある場所にお いて液状であることを避けられない。

このこ七は、液状三酸化ニホウ素は入口付近のどこかに析出する傾向があること を意味し、これは詰まりの問題を生ずる。

連行ガス（不活性または反応−適合性ガス）を使用して三酸化ニホウ素を含有す る微細な粉末を反応器の反応ゾーン中に連行するときでさえ、反応器内の向流の 熱的渦巻きの流れは、実質的な量の微細な粉末を冷却装置の入口表面に対して強 制的に流すことが避けられず、その結果、二酸化ニホウ素を含有するより大きい 凝集物の形成のために詰まりが生ずる。次いで、これらのより大きい凝集物は落 下するか、あるいは反応ゾーンを通してスウィープされて、反応成分の不完全に 転化された内部のコアを有する生成物の凝集物を生ずる。

「流体の壁」の反応器の使用で特別に直面する問題は、反応ゾーン内の制限され た滞留時間である。有意な量の流体は、反応器壁を保護するガスの環状エンベロ ープの発生に必要である。反応器を通して移送される反応成分の粉末の滞留時間 は、反応器管内のガスの流速に高度に依存する。それゆえ、固体（例えば、炭化 ホウ素および一酸化炭素を合成するために三酸化ニホウ素大きい炭素）間の反応 を実施するとき、反応器容量を最大とするために不必要な不活性流体の流れを最 小とすることが必要であろう。これは、不活性流体が高価である場合、例えば、 アルゴンまたはヘリウムである場合、ことに真実である。

既知の炉の立体的配置を使用するときの他の問題は、このような特定した領域を 有する設計において、冷却ゾーンの内側壁に沿って過剰の蒸発した反応成分（例 えば、三酸化ニホウ素）の凝縮を防止するという問題である。典型的には、未反 応の三酸化ニホウ素が重量中に可溶性であり、モしてｕｓｌ生成物粉末から容易 に洗浄されるために、過剰の三酸化ニホウ素を反応混合物中に使用する。前述の 炉の設計を過剰の三酸化ニホウ素含有供給物とともに使用するとき、出る生成物 は蒸発した三酸化ニホウ素を含有し、これは１４００°Ｃ以上から冷却ゾーン内 と通るときの３２５°Ｃ以下の冷却サイクルを通過し、こうして反応器の冷却ゾ ーンの入口付近のある場所において液状であることが避けられない。このことは 、液状の三酸化ニホウ素が冷却ゾーンの入口内に付着しかつ固化する傾向があり 、そして連続的操業を妨害することを意味する。

直面するいくつかの他の問題は、最終の生成物に関する。まず、既知の炉を使用 しては、準安定な生成物、例えば、ホウ素に富んだ炭化ホウ素を製造することは 極めて困難である。なぜなら、冷却、いわゆる「急冷」は準安定点において反応 を本質的に停止させるためには十分に急速でないからである。最後に、既知の炉 は濃密化した片の最適な性能のために、所望の均一性およびサブミクロンの大き さを生成することができない。極端に大きい、はとんど瞬間的な均一な温度差を 提供する、レーザー法と異なり、既知の炉は、温度勾配が非常によりおだやかで あり、有意に均一でなく、こうして微結晶の成長のための機会が存在し、したが って濃密化片中の粒度を増加させる、環境を提供する。

こうして、好ましくはサブミクロンの直径および高い純度の、均一な、微細なセ ラミック粉末を製造する装置村よび方法を開発することは望ましいであろう。こ のような装置および方法は、好ましくは、供給原料として三酸化ニホウ素の使用 に適合し、そして、この方法のいかなる時点においても、供給原料まｔ；は生成 物の炉壁上の析出の問題を排除または減少すべきである。また、好ましくは、準 安定の形態のホウ素含有セラミック粉末およびホウ素セラミック粉末コンポジッ トのセラミック粉末の製造に適合すべきである。

本発明は、構成成分：（ａ）冷却された反応成分移送部材（ｂ）反応室、（Ｃ） 加熱手段、および（ｄ）冷却室、からなり、冷却されｔ；反応成分移送部材は、 反応室と連絡する導管を定める壁からなり、ガス流空間は反応成分移送部材の周 辺に沿って定められており、そして反応室と連絡し、反応室は反応ゾーンを定め る壁からなり、加熱手段は反応ゾーンと関連し、そして反応ゾーンにおいて反応 成分を加熱することができ、そして冷却室は、反応室と連絡する冷却ゾーンを定 める壁からなり、反応成分移送部材、反応室、および冷却室の温度は独立に制御 することができ、こうして反応成分は反応成分移送部材を通して反応ゾーン中に 供給され、反応して生成物を生成することができ、次いで生成物は冷却ゾーン中 に供給されて均一な、微細なセラミック粉末を生成することができる、ことを特 徴とする均一な、微細なセラミック粉末を製造する装置を提供する。

本発明の１つの実施態様において、冷却室は冷却入口により反応室と連絡する冷 却ゾーンを定める壁からなり、ここで冷却ゾーンの直径は冷却入口の直径より大 きい。

本発明は、また、均一な、微細なホウ素含有セラミック粉末を製造する方法を提 供する。この方法は、工程：（１）三酸化ニホウ素またはその水和物および炭素 源を反応成分として冷却された反応成分移送部材を通して供給し、反応成分は反 応成分の溶融温度より低い温度に維持され、（２）反応成分を約１４００℃以上 の温度において、均一な、微細なセラミック粉末を形成するために十分な反応ゾ ーンで反応条件下に、反応させ、そして（３）セラミック粉末を冷却ゾーン（４ ４）において冷却する、からなる。

最後に、本発明は、また、この方法により製造されたホウ素含有生成物、および これらの生成物粉末から作られた濃密化部品を提供する。

第１図は、反応成分および生成物の通路を矢印で示す、本発明の１つの実施態様 の反応装置の、はとんど断面の、側面図である。

第２図は、第１図に示す装置の、はとんど断面の、側面図である。

第３図は、本発明の１つの実施態様の方法に従って１９００℃において製造した 、Ｂ４Ｃ／２．２重量％のＴｉＢ、コンポジット粉末の１４４゜０００×の倍率 の透過型電子顕微鏡写真である。

第４図は、本発明の１つの実施態様の方法に従って１９００℃において製造した 。Ｂ、Ｃ／２．２重量％のＴｉＢ２コンポジット粉末の８００×の倍率のエネル ギー分散Ｘ線分光光度測定写真（Ｔｉ　　Ｋ−アルファＸ線地図）である。

第５図は、本発明の１つの実施態様の方法に従って１９００℃において製造した 、ＢａＣ／Ｔ　ｉＢｌフンポジット粉末から製作した、エツチングした、密な部 品の１ｏｏｏｘの倍率の光学写真である。

本発明は、微細な均一な大きさのホウ素含有セラミック粉末を急速な炭素熱還元 により製造する装置および方法を提供し、この方法は気相のレーザーおよびプラ ズマ加熱の方法の急速なプロセス温度の差に近付く。

１つの実施態様において、本発明は均一な微細なセラミック粉末を製造するとき 使用するために適当な装置である。これにより製造されたセラミック粉末は、好 ましくは、ｌＩＩｍより小さい、好ましくは０．５μｍより小さい個々の結晶直 径を示すが、粒子は好ましくはサブミクロン〜２０μｍである。装置は本質的に ４つの主な部分を有する反応器である。

これらは（２）冷却された反応成分移送部材、（２）反応室、（３）熱源、およ び（４）冷却室である。反応器装置は、図面を参照しながら、詳述する。

本発明の１つの実施態様の反応装置は、反応器からなり、ここで出発反応成分は 急速にかつ均一に加熱されて反応し、次いで生成物は急速に冷却され、そして連 続的に反応器から取り出される。加熱および冷却の速度は、均一な、サブミクロ ンの大きさの微結晶から成る微細な粉末の製造を可能とするために十分に、急速 でありかつ均一である。さらに、冷却は安定な生成物、例えば、Ｂ、Ｃ，または 準安定な生成物、例えば、ホウ素に富んだ炭化ホウ素、例えば、Ｂ、Ｃ，Ｂ□Ｃ およびＢＩ３Ｃ！の製造を可能とするために十分に急速である。反応器の設計は 、とくに三酸化ニホウ素（ｂｏｒｉｃ　　ｏｘｉｄｅ）の供給原料を使用すると き、反応成分の詰まりの問題を排除または減少を可能とし、そして生成物の詰ま りの問題の排除を同様によく促進する。

とくに反応成分の詰まり問題の減少に関する設計の変更は、冷却された反応成分 移送部材を包含する。第１図および第２図を参照すると、冷却された反応成分移 送部材６は反応成分を注入するための導管を定める壁からなる。反応成分移送部 材は、円筒形、長方形、または他の有効な形状寸法であることができる。反応成 分移送部材は、好ましくは、銅から構成され、この銅は放射する反応室内の少な くともその先端におけるその配置を可能とするために望ましい熱伝導を示す。好 ましくは、その短い長さを放射する反応室内に直接配置することができる。他の 伝導性材料をまた使用することができる。部材は、好ましくは冷却ジャケット８ を通して流れる冷水で、冷却する。ジャケットは好ましいそらせ板ｌＯを有し、 冷媒は冷媒入口１２に流入し、そして冷媒出口から出る。他の適当な熱伝達シス テムを、また、使用することができる。

反応成分移送部材は反応室１６と流体接続関係で配置され、ここで移送部材の出 口１８において、冷却された反応成分移送部材の周辺に沿って、すなわち、冷却 ジャケットまたは他の熱伝達システムの外側において定めれ、かつ反応室１６と 連絡するガス流空間２０が存在する。本発明の１つの好ましい実施態様において 、反応室１６と連絡する１つの冷却された反応成分移送部材が存在する。他の好 ましい実施態様において、反応室１６と連絡する複数のガス流空間２０が存在し て、反応室１６への導入前に、多数の反応成分の分離を可能とする。ガス流空間 はスウイープガス入口２２と連続なある点に存在し、そして好ましくはその全体 の下限に沿って開いていて、スウイープガスをそこから出して反応室中に入れさ せる。こうして、空間は好ましくは環状領域と記載される。スウィープガスの入 口２２は金属支持体スリーブ２５の一部であるように構成することができ、この スリーブは外殻３０ヘボルト２７により１つのへりにおいて固定することができ 、そして好ましくは反対の端においてガスケット３１によりガスケツティングさ れいて、ガスのシールを確保を促進する。プラグ２３は、好ましくはグラファイ トから作られ、反応室の上表面の実質的な部分を形成する。反応成分移送部材は 、さらに、入口開口２４を含む。

反応室１６は、好ましくはグラファイトから構成された、反応器の壁２６を含む 。他の耐火材、例えば、他の炭素質材料を、また、使用することができる。反応 器の壁は、好ましくは、ねじこみブシュ２９中にねじこみにより支持される。こ の壁は反応ゾーン２８を定める。好ましくは、外側の外殻３０はこの反応器の！ ！２６と同心である。外側の外殻は、環境を、反応ゾーンにおいて使用するであ ろう、極端に高い温度、一般に約１４００℃以上から遮断する働きをする。外側 の外殻は、好ましくは、断熱材料３２の層を取り囲み、そして適当な系、例えば 、水冷却系を使用して冷却される。本発明の１つの実施態様において、また、ガ スパージ領域３４が存在し、これは反応器の壁２６を取り囲み、そして外側の外 殻３０の内側に位置する。このガスパージ領域は、マｔ；、パージガス入口３６ およびパージガス出口３８と流体接続されている。

反応室１６およびその囲まれＩ；反応ゾーン２，８に近接して、加熱手段４０が 位置する。第１図の実施態様において、加熱手段は反応ゾーンの外側に位置する 加熱要素まｔ；は電極の群であり、これらは反応器の壁２６を加熱し、次いでこ の壁は放射して反応ゾーン２８の内容物を加熱する。電極は、好ましくは、グラ ファイトであり、そして垂直にあるいは水平に配置することができる。それらは 任意の形状、例えば、ヘヤピンおよび線状の棒の形状寸法であるすることができ る。適当な電源を使用する電気抵抗による１反応器の壁２６の直接または誘導加 熱は、また、可能である。とくに、反応成分移送部材に直接近接する反応ゾーン の領域が所望の反応温度に維持されるように、加熱手段を配置することが好まし い。これにより、反応成分が反応成分移送部材から反応ゾーン中に入るとき、非 常に急速な加熱が保証される。

反応成分移送部材１０から装置の反対の端に、冷却室４２が存在する。

この冷却室は、冷却ゾーン４４からなり、この冷却ゾーンは冷却入口４６により 反応ゾーン２８と連絡する。冷却室は、好ましくは、その直径が反応ゾーン２８ と冷却ゾーン４４との間に位置する冷却入口４６の直径より大きいような、形状 寸法を有する。直径は、所定の断面領域を横切る最大の距離を意味すると定義さ れ、こうして円形または楕円形の断面を横切る最大の距離、あるいは長方形の断 面の対角線の長さを呼ぶことができる。冷却入口は反応室とほぼ同一の直径をも つことが好ましい；しかしながら、また、冷却入口は反応室に関して収斂させる ことが可能である。収斂が存在しない場合、こうして、固有に、冷却室は反応室 の直径より大きい直径を有し、そして収斂が存在場合、冷却室は好ましくは、冷 に入口と比較しｔ；とき、より大きいとして定められる直径を有する。反応成分 移送部材および反応室のように、冷却室は本質的に円筒形、楕円形、長方形、ま たは他の有効な形状寸法であることができる。

それは冷却壁４８を含み、この冷却壁は冷却ゾーンにおいて３５０℃以下、好ま しくは１００℃以下、最も好ましくは５０℃以下の温度の維持を可能とする。こ うして、適当な水冷却ジャケットまたは他の系を装置中に組み込むか、あるいは 、冷媒入口５０および冷媒出口５２を冷媒を通過させることを望むとき、外部に 使用することができる。まｔ；、他の冷却手段、例えば、冷ガス急冷系、例えば 、当業者に知られているものを使用することは、本発明のの範囲内である。こう して、選択した手段は、生成物の粉末が反応室を出るとき、その非常に急速な冷 却を可能とするために適当な任意の手段である。

最後に、第１図の実施態様の装置は、反応成分移送部材の反対の端に出口５４を 有する。この出口は、好ましくは、収集装置（図示せず）、例えば、サイクロン または袋フィルターと接続させることができ、この収集装置において、反応の最 終生成物を必要に応じてさらに処理するために集めることができる。

本発明の装置を使用することができる方法は、第１図および第２図に例示する実 施態様に記載される装置を使用することができるが、これに限定されず、詳述す る。例示のみを目的として、記載する反応成分は、炭化ホウ素を製造する炭素熱 還元（ｃａｒｂｏｔｈｅｒｍａｌ　　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）法における、三酸化 ニホウ素および炭素の粒子である。

しかしながら、多数の他の反応成分は、また、所望の最終の生成物に依存して可 能である。例えば、他のホウ素含有化合物の製造に誘導性の反応成分、例えば、 ＴｉＢ１、ＢＮ、ＨｆＢ２、ＺｒＢ、、ＷＢ、ＣｒＢ。

５ｉＢａおよびＭｏ、Ｂ；それらのコンポジット、例えば、Ｂ、Ｃ／ＴｉＢ１、 Ｂ、Ｃ／Ａ　］　Ｎ、Ｂ、Ｃ／Ｓ　ｉ　Ｃ％　ＳｉＣ／ＳｉＢ、またはＳｉＣ／ ＡＩＮ／ＢＮ、および準安定な化合物、例えば、Ｂ１３Ｃ２、Ｂ、ＣおよびＢ　 ！、Ｃを、また、使用することができる。三酸化ニホウ電源は、また、ホウ酸で あることができる、これは脱水して二酸化ニホウ素にすることができる。脱水は 炉内で部分的にまｔ；は完全に起こすことができ、そして分解の水と反応するで あろう、過剰の炭素の添加により実施することができる。炭素源は炭化水素の熱 分解から形成した炭素であるか、あるいは次のものから選択することができる： 炭素の形態、例えば、カーボンブラック起こすアセチレンカーボンブラック；他 の炭素含有化合物、例えば、塩化ビニリデンポリマー、およびそれらの混合物。

炉それ自体内で炭化水素を熱分解することは可能である。他の反応成分を、また 、本発明の範囲内で使用することができる。

供給原料は好ましくは最初に調製する。この供給原料は、固体の反応成分を物理 学的に配合するか、あるいは反応成分を含有する液状溶液を回転ドラム上でまた はドライヤー内で乾燥することによって調製することができる。供給原料粒子の 微粉砕または粉砕は、所望の粒子サイズを達成するために必要なことがある。こ れはジェットミル、ボールミル、摩擦ミル、ハンマーミル、または他の適当な装 置を使用して実施することができる。また、反応成分の液状溶液、スラリーまた はゲルを直接噴霧乾燥して、所望の粒子サイズを達成することが望ましいであろ う。噴霧乾燥した溶液は水を含有するか、あるいは、ある場合において、適当な 有機材料、例えば、溶媒を、とくに三酸化ニホウ素を反応成分として使用する場 合、含有することができる。供給原料粒子は、好ましくは、１５０μｍ以下、よ り好ましくは１００μｍ以下、最も好ましくは５０μｍ以下の直径を有するべき である。なぜなら、より大きい粒子または凝集物は反応ゾーンを通して落下して 、反応した表面のみを存する傾向があるからである。分散装置、例えば、対向す るジェット、遠心ファンなどを使用して供給原料中に存在する凝集物を破壊した 後、反応ゾーン中に導入することができる。

供給原料は出来るだけ均一な流れを生成するフィーダーシステムを使用して導入 することが好ましい。多くの既知フィーダー、例えば、スターバルブ、低速スク リューフィーダーなどは、供給原料が供給されない間欠的滞留時間で、供給原料 の「スラグ」と時々供給する傾向がある。

「スラグ」中に供給される供給原料の高い量は、反応の完結を妨害するために十 分であることがあり、多分平均の瞬間的供給速度の８倍の増加を示す。こうして 、より均一な瞬間的供給速度を与えるフィーダーシステム、例えば、ベルトフィ ーダー、修正されＩ；スクリューフィーダーまたは振動フィーダーを使用するこ とが好ましい。本発明の１つの実施態様において、本質的に修正されたスクリュ ーフィーダーを使用することが好ましい。ある型のパイプ、例えば、ｌ／２イン チのプラスチックパイプをらせんスクリューの内側に配置し、これによりらせん スクリューが約１インチの直径を有するとき、体積置換／回転を約３倍だけ減少 する。次いで、スクリューは速度の約３倍で同一量の供給原料を供給して、非常 に低くかつまたより短い滞留時間である、瞬間的速度を与えるであろう。

供給原料、好ましい三酸化ニホウ素および炭素の粒子は、ガス中に濃縮されてお り、ガスは不活性ガス、例えば、アルゴンまたは他の希ガスであるか、あるいは 所望の反応で燃焼可能である、すなわち、反応成分として働くか、または反応の 副生物として生成するのと同一であることができる。例えば、アルゴン、ヘリウ ム、窒素および水素を使用することができる。供給原料中の水は炭素と反応して 一酸化炭素および水素を生成するので、水素は特に適合性であることができ、そ してホウ酸が供給原料中に存在する場合も、同一のことが当てはまる。窒素含有 化合物を探求するか、あるいは許容されうる場合、例えば、窒化ホウ素の製造に おいて、窒素を使用することができる。三酸化ニホウ素および炭素の場合におい て、この場合、また、−酸化炭素が反応の副生物として生成するので、−酸化炭 素は代わりに使用することができる。次いで、連行する粒子を反応成分移送部材 ６に入口部材２４を経て導入する。ガスはキャリヤーとして働いて、粒子を装置 を通して動かす。好ましい実施態様において、装置を垂直に配置し、反応成分移 送部材は上部にそして冷却室は下部に配置し、そしてこの向きにおいて、重力は 、また、粒子の動きを促進する。しかしながら、反応器を通る連続的運動を保証 するために十分な連行ガスの速度が存在するかぎり、装置は別の位置で、例えば 、水平に使用することができる。

同時に、スウィープガスは、再び好ましいは不活性ガスまたは反応−適合性ガス であり、ガス流空間２０を通過し、ここでそれは内部の反応器表面、とくにプラ グ２３として表示した表面および一般に反応成分移送部材と反応ゾーンとの間の 接合、１８と表示する区域、のまわりと接触するようになる、連行される固体、 液体または蒸気の反応成分の接触を阻止する傾向がある。これらの反応器の表面 は、約３２５℃〜１４００℃の中間の温度であることができる。三酸化ニホウ素 を反応成分として使用する場合、それはこの温度範囲において液状であり、そし てこれらの部位において粘着しかつ詰まる傾向があるであろう。これは大きい凝 集した粒子を形成させ、この凝集物は反応ゾーンを通過しそして、生成物として 集められると、反応成分の不完全に転化した内部のコアを含有するであろう。

スウィープガスは反応ゾーン２８中に入り続け、ここでそれは連行ガスおよび反 応成分の粒子と混合する。冷却装置または系、例えば、冷却ジャケット８の作用 のために、反応成分移送部材における温度は好ましくは３５０℃以下、より好ま しくは１００℃以下、最も好ましくは５０℃以下であり、それゆえ液状二酸化ニ ホウ素あるいは、より低い好ましい温度の場合において、また、ホウ酸まｔ；は そのメタポレートによる、移送部材内の、詰まり潜在性は排除または減少する。

同時に、ガスを反応室１６より外部のガスバージ領域３４中に導入する。このパ ージガスは、好ましくは、スウイーブガスと同一ガスから独立に選択することが できる。例えば、ある場合において、窒素をスウイープまたは連行ガスとして使 用するか否かにかかわらず、窒素の電気的性質のために、パージガスきして使用 することが好ましいことがある。

しかしながら、窒素含有生成物が許容されえない場合、窒素は反応室に接近しな いようにすることが望ましいであろう。これを達成するための１つの方法は、こ の領域においてガスを平衡または負の圧力に維持することである。これは好まし いグラファイトの反応器の壁の多孔性、ならびに構成ジヨイントのまわりの潜在 的もれのために、とくに望ましいであろう。他の場合において、正のパージガス を使用し、連行またはスウイープガスおよび反応成分／生成物粒子の反応室から の逃げを防止することを促進することは、また、望ましいことがある。

反応成分移送部材および入口を通して反応ゾーンへの反応成分の通路の端の間に 、有意の温度の境界が存在する。この温度の境界は、好ましくは反応成分の移動 速度に関して極端に鋭い。反応ゾーンの温度は非常により熱く、好ましくは１４ ００℃以上、より好ましくは１６００℃以上、最も好ましくは１８００℃〜２５ ００℃である。三酸化ニホウ素および炭−の粒子はより熱い反応ゾーンに入ると き、それらは急速に加熱されかつ反応し、三酸化ニホウ素は液体または蒸気の状 態のいずれかで、か、あるいは両者で反応する。前述したように、反応ゾーンの 間境界、および多くの他の炉の設計におけるまたはそれに近い液体の温度に止ま る三酸化ニホウ素の部分は、反応成分移送部材または他の導入手段に析出しおよ びそれを詰まらせ、スウイープガスの作用を低下させる。ガス流空間を通るスウ ィープガスは液状粒子を、それらが形成しかつ反応ゾーン中に運ばれるとき、再 懸垂し、反応ゾーンにおいて粒子は蒸発し、これにより収率を増加する。

反応ゾーンの上昇した温度において、反応成分、例えば、三酸化ニホウ素および 炭素は炭化ホウ素を形成する０反応を完結を保証するために要する時間の増分の ために、反応ゾーンは好ましくは細長く、そして反応成分の粒子および構成成分 の緊密性、連行ガスの流速、反応ゾーンの長さ、および反応ゾーンの温度は、所 望の反応を確実に完結するために適する。所望の生成物が準安定な生成物である 場合、反応成分の組成、連行ガスの流速および反応ゾーンの温度は適当に調節し て、反応条件がその生成物の生成に銹導的であるようにすることに注意すべきで ある。

このような調節は当業者にとって明らかであり、そして一般に反応ゾーンにおけ る反応成分の滞留時間を増加する。

所望の生成物が形成したとき、連行ガスおよび揮発性生成物の粒子を冷却室に直 接導入し、冷却室は好ましくは拡大されている。この拡大された冷却室は好まし くは３５０℃以下、すなわち、未反応の三酸化ニホウ素の軟化点以下に維持する 。これはより好ましくは１００℃以下、最も好ましくは５０℃以下である。この 領域に到達すると、反応は効果的に停止し、未反応の三酸化ニホウ素は液状にも どり、次いで生成物との反応し続けるよりはむしろ再結晶化した状態にもどる。

冷却室の好ましくは拡大した形状寸法において、前述したように、冷却室の直径 は冷却入口の直径より大きく、そして、ある場合において、また、反応室の直径 より大きく、２つの主な目的を果す：（１）それは断熱的冷却、ならびに水ジャ ケットまたは同様な冷却手段のために放射的冷却を可能とし、こうして冷却速度 を実質的に増加する：そして（２）それは未反応の液状反応成分、例えば、三皺 化ニホウ素の冷却室への付着を、壁への接触前に空間中の再結晶化を可能とする ことによって排除することを促進する。再び、過剰の未反応の三酸化ニホウ素は 冷却室の壁土にまたは冷却入口における付着が抑制されるので、詰まりの問題は 減少または排除される。これは反応器のこ・の点における、連続的操業、操業の 好ましいモ−ドの保証を促進する。

最後に、生成物は冷却ゾーンを通過した後、好ましくは集めることができる。こ の目的で、サイルロンまたは他の手段、例えば、ある型のフィルターの配置を使 用することができる。

生ずるホウ素含有粉末は、構成成分の結晶の形状および直径の実質的な均一性を 示す。粉末は等軸の、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは５ｐｍ以下、最 も好ましくは０．０５〜０．３０μｍの範囲の結晶である。これらの特徴は、理 論的密度またはそれに近い密度への微細な粒子の濃密化を可能とし、そして種々 の物理学的性質、例えば、濃密化された片の強度への悪影響を有することがある 、空隙空間の存在を減少する０本発明の他の実施態様の濃密化部品を形成するた めの、本発明の１つの実施態様のセラミック粉末を濃密化するために使用するこ とができる濃密化方法は、当業者に知られている。最終の生成物粉末は、多くの 場合において、未反応の再結晶化した二酸化ニホウ素を含有するであろう、これ らは熱水で生成物から洗浄除去することができる。これを実施するための手順は 、当業者に知られている０本発明の種々の実施態様の装置においておよび方法に より製造可能なホウ素含有粉末の例は、次のものを包含するが、これらに限定さ れない：炭化ホウ素、ホウ素に富んだ炭化ホウ素、窒化ホウ素、ニホウ化チタン 、六ホウ化ケイ素、ニホウ化チタン／炭化ホウ素コンポジット、ニホウ化チタン ／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／炭化ホウ素コンポジッ ト、炭化ケイ素／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／窒化ホ ウ素コンポジット、炭化ケイ素／六ホウ化ケイ素コンポジット、またはそれらの 混合物である。

本発明の１つの利点は、物理学的に混合した生成物を同時に合成する可能性であ る。例えば、物理学的混合したＢ　４　Ｃ／　Ｔ　ｉＢ　！コンポジット粉末は 反応成分、例えば、三酸化ニホウ素、炭素、およびチタン源、例えば、二酸化チ タンから調製することができる。高い混合の程度は達成されると同時に粒子サイ ズは個々の化合物を合成する方法と同様に制御される。

大きさ、形状寸法および／または組成に関して所望の生成物を達成するための反 応成分の操作に加えて、また、他の変数を調節することは可能である。これらの 変数は次のものを包含する：（１）反応成分移送部材、反応ゾーンおよび冷却ゾ ーンの温度、（２）スウイープおよび連行ガス、したがって反応成分の流速、（ ３）反応ゾーンの断面の寸法または次元および長さ、（４）冷却室および冷却入 口の直径の関係、および（５）反応室内のスウィープ、連行および副生物のガス の温度。反応において発生した副生物の量は、ある場合において、流速に影響を 及ぼすことがあるので、これらの調節を行うとき考慮すべきである。はとんどの 反応について、滞留時間は好ましくは０．５〜ｌＯ秒であるが、これより長いか 、あるいは短い時間をまた用いることができる。ガスの流速に加えて、滞留時間 は反応装置の向きを変更することによって調節することができる０反応酸分の粒 子が反応ゾーンを通過するときのそれらの温度は、好ましくは１０００℃／秒に 等しいか、あるいはそれを越える。

次の実施例によって、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらによって限定 されない、特記しない限り、すべての部および百分率は重量による。すべての篩 の大きさは米国規格の篩であり、そしてまたμｍで示す。

何例１−Ｂ４Ｃ／ＴｉＢ　コンポジット粉末供給原料の調製：０．９５ポンド（ ０，４３ｋｇ）の量のＴｉＪおよび３８．２ポンド（１７，４ｋｇ）のホウ酸（ ＨｉＢＯｉ）を、５０ガロン（１９８ｆｆ）のジャケット付きステンレス鋼の容 器内の９０ポンド（４０，９ｋｇ）の水に一定に撹拌しながら添加する。水蒸気 の流れを容器のジャケットへ開始し、そして温度の設定点を９０℃に調節する。

別の容器において、３５．８ポンド（１６，３ｋｇ）のコーンスターチを８６ポ ンド（３９，１ｋｇ）の水中に分散させる。スターチ／水混合物をホウ酸溶液に 添加する。混合物の温度が８０℃に到達したとき、生ずるスラリーを１３５℃に おいて作動するクロムめっきした二重ドラムのドライヤーに送る。２０重量％の 水を含有する乾燥したフレークは、１．２ポンド／平方フィート一時間（５，９ ｋｇ／ｍ”一時間）の速度で二重ドライヤーから生成する。

乾燥したフレークをドラムドライヤーのホッパーから集め、グラファイトのポー トに入れ、そして水平のブツシュ炉内で窒素雰囲気中で７００℃において焼成し て、炭素、三酸化ニホウ素および二酸化チタンの混合物を形成する。ホードを６ フイート（１，８ｍ）のホットゾーンを通して２インチ／分（５，１ｃｍ／分） 速度で押す。生ずる２４ポンド（ｌＯ，９ｋｇ）の量の焼成した材料を一２７０ メツシュ（−５３μｍ）に微粉砕する。窒素を使用して、吸湿性二酸化ニホウ素 により湿気の吸収を防止する。ジェットミルに炭化ホウ素のプラスチングノズル を装備して、不純物が供給原料に大きさ減少停止の間に入らないようにする。微 粉砕した炭素／ホウ素／二酸化チタンの前駆体の化学的分析は、３４゜４重量％ の炭素および５８．８１重量％の三酸化ニホウ素（すなわち、１８．６４重量％ のホウ素）の組成を明らかにする。熱重量分析は、微粉砕した供給原料が１．２ 重量％の表面水であることを示す。それゆえ、供給原料の残りの５．６重量％は 二酸化チタンおよびホウ酸として化学的に結合した水である。

炭化ホウ素／ニホウ化チタンの合成 コンポジット粉末二本発明の１つの実施態様の垂直の放射加熱の反応装置は、５ ．５インチ（１４，０ｃｍ）の内径（１，Ｄ、）ｘ５．５７（−ト（１，６８ｍ ）の長さを有し、これを使用する。反応室を１９００℃に加熱する。流れるアル ゴンの雰囲気を反応の間に使用する。４．８ポンド（２−２ｋｇ）の量の一２７ ０メツシュ（−５３μｍ）の供給原料をアルゴンでパージしたホッパー中に装入 する。供給原料を垂直の炉装置に水冷銅反応成分移送部材を通して導入する。ス クリューフィーダーは供給速度をほぼ０．２５ポンド／分（０，１１ｋｇ／分） に、すべての供給原料が処理されるまで、維持する。アルゴンガスは３．６５Ｃ ＦＭ（０，１０標準ｍ３／分）の速度で流れ、スウィービングのときの垂直炉を 通る固体の重力落下を促進する。

反応生成物を反応管の下流においてラン中に集める。下流の１８インチ（４５， ７ｃｍ）の内径Ｘ６７４−ト（１，８ｍ）長さの拡大した冷却ゾーンは、水冷却 ジャケットを経て約５６℃に維持される。反応生成物はこのゾーンに到達すると き、反応温度以下の温度に放射により直ちに冷却されるａ４７６ｇの量の微細な 生成物を、８０℃の脱イオン水中物を濾過し、そして−夜強制ガスの対流炉内で 乾燥する。

引き統いて反応器のアセンブリーを検査すると、凝集した、未反応の二酸化ニホ ウ素は、反応室それ自体の上および下の区画の両者包含する、反応装置の内側表 面に沿って存在しないことが示される。有意の量の未反応の三酸化ニホウ素また は生成物は、反応室の真下の拡大した冷却ゾーンの内側壁に付着していない。

生成物のコンポジット粉末の分析：洗浄した生成物のＸ線回折図形は、炭化ホウ 素（Ｂ、Ｃとして）、ニホウ化チタン、小量の遊離炭素、および多少のホウ素の 不溶性酸化物の存在を示す。未反応の二酸化チタンまたは合成された炭化チタン はＸ線図形に存在しない。洗浄しかつ乾燥したパン生成物は、７４．３８重量％ の遊離ホウ素、２１．５３重量％の炭素、２．９０重量％の酸素、および０．５ ０重量％の窒素である。金属の分析は、生成物が１．５２重量％のチタン、８３ ｐｐｍの鉄、７ｐｐｍの銅、および２ｐｐｍのニッケルを含有することを示す。

この分析から、コンポジット粉末生成物は、２．２重量％のニホウ化チタン、９ ３３重量％の炭化ホウ素（８４Ｃ）、および１．３重量％の遊離炭素であると決 定される。残りの生成物は、ホウ素の未反応の酸化物、窒化ホウ素および水であ る。洗浄したパン生成物の表面積は（Ｂ　Ｅ　Ｔ）により３２．８ｍ”／ｇであ ると決定され、極めて微細な粒子サイズを示す。

洗浄および乾燥したパン生成物の透過型電子顕微鏡写真（第３図、１４４．０Ｏ ＯＸ）は、生成物が０．０５〜０．２μｍの狭い粒子サイズ分布を有する等軸の 結晶であることを示す。ニホウ化チタンの結晶は、炭化ホウ素内に均一に分散し ており、これはＥＤＳ　（エネルギー分散Ｘ線分光光度測定）（第４図、８００ Ｘ）により決定した、Ｔｉ　　Ｌ−アルファ　Ｘ線地図において示され、ここで Ｔｉは黒いＢ、Ｃのノ（ツクグラウンド上に白色で現れる。

コンポジット粉末の熱プレスニアｇの洗浄しかつ乾燥した生成物をグラファイト のダイ中に入れ、そして２１００℃および３５ＭＰａ　（５０００ｐｓｉｇ）に おいてアルゴン雰囲気下に熱プレスして小さい濃密化部品にする。この部品を磨 き、そしてＸ線回折により分析する。Ｘ線回折図形は、部品が炭化ホウ素、ニホ ウ化チタンおよび多少の遊離炭素であることを示す。ニホウ化チタンまｔ；はホ ウ素の酸化物は存在しない。

部品を化学的にエツチングし、そしてエツチングした密な部品の光学的顕微鏡写 真は微細構造を示し、プレスした部品内の粒子が典型的にサブミクロンの大きさ であることを示す（第５図）。部品を硬度および破砕靭性を押込破砕により評価 する。３３５５±６９ｋｇ／ｍｍ”の１．０ｋｇビッカース硬度および３．５９ ±０．３８ＭＰａｍ”のに、Ｊ砕靭性値が、２．２重量％のＴｉＢ、組成物につ いて記録、される。これは、同様な条件下で合成しかつ熱プレスした純粋なり　 ａ　Ｃを越える硬度の増加を反映する（下の実施例３参照）。破砕靭性の増加は 、微細な、より強靭なＴｉＪ粒子による割れ歪み（ｃｒａｃｋ　　ｄｅｆｌｅｃ ｔｉ。

ｎ）のためであると信じられる。

何例２−炭化ホウ素 供給原料の調製：約３５ボンド（１５，９ｋｇ）のホウ酸を、５０ガロン（１８ （１）のジャケット付きステンレス鋼の容器内でや＜９０ボンド（４０，９ｋｇ ）の水に、一定に撹拌しながら添加する。水蒸気の流れを容器のジャケットへ開 始し、そして温度の設定点を９０℃に調節する。別の容器において、２６．５ポ ンド（１２，０ｋｇ）のコーンスターチを９０ポンド（４０，９ｋｇ）の水中に 分散させる。スターチ／水混合物をホウ酸溶液に添加する。混合物の温度が８０ ℃に到達したとき、生ずるスラリーを１３５℃において作動するクロムめっきし た二重ドラムのドライヤーに送る。２０重量％の水を含有する乾燥したフレーク は、１．２ポンド／平方フィート一時間（５，９ｋｇ／ｍ”一時間）の速度で二 重ドライヤーから生成する。

乾燥したフレークをドラムドライヤーのホッパーから集め、グラファイトのボー トに入れ、そして水平のブツシュ炉内で窒素雰囲気中で７００℃において焼成し て、炭素、三酸化ニホウ素および二酸化チタンの混合物を形成する。ホードを６ フイート（１，８ｍ）のホットゾーンを通して２インチ／分（５，１ｃｍ／分） 速度で押す。生ずる２５ポンド（１１，４ｋｇ）の量の焼成した材料を一３２５ メツシュ（−４４μｍ）に微粉砕する。微粉砕した二酸化ニホウ素および炭素の 混合物の化学的分析は、６４．８重量％の三酸化ニホウ素（２０，２重量％のホ ウ素）および３３．１重量％の炭素の組成を明らかにする。熱重量分析は、微粉 砕した供給原料が２重量％の水であることを示す。

炭化ホウ素粉末の合成：供給原料を供給ホッパー中に装入し、そしてアルゴンで 約１５分間パージする。アルゴンのパッドを供給ホッパー上に維持する。同時に 、実施例１の反応装置をその反応ゾーンが１９５０℃に到達するように加熱する 。供給原料を水冷却銅反応成分移送部材を通して０．２６ポンド／分（０，１２ ｋｇ／分）の速度で通過させる。

供給速度は反応器アセンブリーの上に位置する固体のスクリューフィーダーによ り制御する。５．５５ＣＦＭ（０，１６ｍ”７分）で流れるアルゴンの連行ガス は、反応成分移送部材を通して前駆体の粉末をスウイープする。スウィープガス として追加のアルゴンは、２．５ＳＣＦＭ（０−０７ｍ”７分）の流速で、水冷 反応成分移送部材および反応ゾーンの上部の間のガス流空間を通して反応ゾーン へ入る。この流れるガスは、反応成分移送部材および放射する上の反応室の間の 温かい位置におし１て三酸化ニホウ素含有供給粒子の析出を防止する。熱反応ゾ ーンにおける供給原料の反応時間は、アルゴンおよび発生する一酸化炭素の流速 により支配され、そして約０７秒である。

下流の１８インチ（４５，７ｃｍ）の内径、６フイート（２，１ｍ）の長さの拡 大した冷却ゾーンを、水冷ジャケットを経て、約５５″’ｃｔ：維持する。反応 生成物はこのゾーンに到達するとき、反応温度以下の温度に放射により直ちに冷 却される。反応器中への供給原料の供給は２０分間続け、次いでスクリューフィ ーダーを停止する。これにより、約３６９ｇの生成物が下流の収集位置から集め られる。

引き続いて反応器のアセンブリーを検査すると、凝集した、未反応の二酸化ニホ ウ素は、反応室それ自体の上および下の区画の両者包含する、反応装置の内側表 面に沿って存在しないことが示される。有意の量の未反応の二酸化ニホウ素また は生成物は、反応室の真下の拡大しｔ；冷却ゾーンの内側壁に付着していない。

生成物の炭化ホウ素の粉末の分析：生成物の炭化ホウ素の結晶は、透過型電子顕 微鏡写真により決定して、大きさが事実上サブミクロンであり、平均約０．１． ｕｍであると決定される。生成物を沸騰する水で洗浄し、乾燥し、そして化学的 に分析すると、７６．８重量％のホウ素、２０．５重量％の炭素、２．３４重量 ％の酸素、および０．３８重量％の窒素である。金属の分析は、高い純度の粉末 を示し、これは３５３ｐｐｍのＦ　ｅ、　２ｐｐｍのＮｉ、１３ｐｐｍのＣｒｓ 　　１３ｐｐｍのＣｕ、および２５ｐｐｍのＴｉを含有する。乾燥した生成物の Ｘ線回折図形は、主としてＢ、Ｃを示し、残りは主として三酸化ニホウ素である 。遊離の炭素はＸ線回折図形中に検出されない。

炭化ホウ素粉末の熱プレス：小さい密な部品を実施例１の方法に従い製作し、そ して評価する。微小構造の分析は、部品内の粒子が典型的にサブミクロンの大き さであることを示す。部品は押込破砕により硬度について評価する。３２１７± １２９ｋｇ／ｍｔｎ”の１．Ｏｋｇビッカース硬度が記録され、この部品は微細 な粒子の純粋な炭化ホウ素の部品の極端な硬度の特性を有することを示す。

三酸化ニホウ素（１９，２重量％のホウ素）および５Ｉｉ量％の水の一２７０メ ツシュ（−５３μｍ）の緊密な炭素／三酸化ニホウ素の前駆体を、実施例２の方 法に従い調製する。

炭化ホウ素粉末の合成：前駆体を前の実施例と同一の装置において処理する。反 応ゾーンを、光学パイロメーターで決定して、１９００°Ｃの温度にし、この温 度を維持する。供給原料を連続的にほぼ３０分間水冷却鋼反応成分移送部材を通 して０．３０ポンド／分（０，１４ｋｇ／分）の速度で通過させる。１．７０３ ＣＦＭ　（０，０４５ｍ３／分）で流れるアルゴンの連行ガスは、反応成分移送 部材を通して微細な粉末を連行する。追加のアルゴンは、１．９０５ＣＦＭ　（ ０，０５４ｍ３／分）の流速で、水冷反応成分移送部材および反応ゾーンの上部 の間のガス流空間を通して反応ゾーンへ入る。反応ゾーンにおける供給原料の反 応時間はほぼ１．３秒である。反応ゾーンを出ると、生成物の粉末は、前の実施 例に記載するように冷却室を通過し、そして下流において集められる。

この実験の完結後、反応器のアセンブリーを検査すると、凝集した、未反応の三 酸化ニホウ素は、反応室それ自体の上および下の区画の両者包含する、反応装置 の内側表面に沿って存在しないことが示される。有意の量の未反応の三酸化ニホ ウ素または生成物は、反応室の真下の拡大した冷却ゾーンの内側壁に付着してい ない。

生成物の炭化ホウ素粉末の分析：洗浄した粉末を結晶の大きさおよび化学的組成 について評価する。透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）は、粉末が０．０５〜０． ２μｍの狭い粒子サイズを有する、等軸のサブミクロンの大きさの粒子であるこ とを示す。生成物の粉末は、化学的に７４゜６重量％のホウ素、２０．２重量％ の炭素、１．９５重量％の酸素および０．２７重量％の窒素であると分析される 。金属の分析は、１５０ｐｐｍのｐ　ｅ、　６　ｐ　ｐｍのＮｉおよび４ｐｐｍ のＣｒのみをを含有する高い純度の生成物を示す。

炭化ホウ素粉末の熱プレス：小さい密な部品を実施例１の方法に従い製作し、そ して評価する。この部品のＸ線回折図形は、遊離炭素をもたない、純粋なり４Ｃ 相の炭化ホウ素の存在を示す。微小構造の分析は、部品内の粒子が典型的にサブ ミクロンの大きさであることを示す。品は押込破砕により硬度について評価する 。３２１Ｏ±１１６　ｋ　ｇ／ｍｍ’の１．０ｋｇビッカース硬度が記録され、 この部品は微細な粒子の純粋な炭化ホウ素の部品の極端な硬度の特性を有するこ とを示す。

三酸化ニホウ素（１９，１重量％のホウ素）および２．９重量％の水の一２７０ メツシュ（−５３μｍ）の緊密な炭素／三酸化ニホウ素の前駆体を、実施例２の 方法に従い調製する。

炭化ホウ素粉末の合成：前駆体を前の実施例と同一の装置において処理する。反 応ゾーンを、光学パイロメーターで決定して、２０００°Ｃの温度にし、この温 度を維持する。供給原料を連続的にほぼ３０分間水冷却鋼反応成分移送部材を通 して０．２４ポンド／分（０，１１ｋｇ／分）の速度で通過させる。５．Ｏ５Ｃ ＦＭ　（０，１４ｍ”／分）で流れるアルゴンの連行ガスは、反応成分移送部材 を通して微細な粉末を連行する。

追加のアルゴンは、２．２ＳＣＦＭ　（０，０６ｍ３／分）の流速で、水冷反応 成分移送部材および反応ゾーンの上部の間のガス流空間を通して反応ゾーンへ入 る。反応ゾーンにおける供給原料の反応時間はほぼ０゜７秒である。反応ゾーン を出ると、生成物の粉末は、前の実施例に記載するように冷却室を通過し、そし て下流において集められる。

このの実験の完結後、反応器のアセンブリーを検査すると、凝集した、未反応の 三酸化ニホウ素は、反応室それ自体の上および下の区画の両者包含する、反応装 置の内側表面に沿って存在しないことが示される。有意の量の未反応の三酸化ニ ホウ素または生成物は、反応室の真下の拡大した冷却ゾーンの内側壁に付着して いない。

生成物の炭化ホウ素粉末の分析：洗浄しｌ；粉末を結晶の大きさおよび化学的組 成について評価する。透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）は、粉末が０．０５〜０ ．２μｍの狭い粒子サイズを有する、等軸のサブミクロンの大きさの粒子である ことを示す。生成物の粉末は、化学的に７７゜３重量％のホウ素、２１．４重量 ％の炭素、０．９９重量％の酸素および０．２６重量％の窒素であると分析され る。金属の分析は、２３０ｐｐｍのＦｅｓ　２３ｐｐｍのＮ１および２０ｐｐｍ のＣｒのみをを含有する高い純度の生成物を示す。

炭化ホウ素粉末の熱ブレス：小さい密な部品を実施例１の方法に従い製作し、そ して評価する。この部品のＸ線回折図形は、遊離炭素をもたない、純粋なり、Ｃ 相の炭化ホウ素の存在を示す。微小構造の分析は、部品内の粒子が典型的にサブ ミクロンの大きさであることを示す。品は押込破砕により硬度について評価する 。３２１３±１７０　ｋ　ｇ／ｍｍ”の１．Ｏｋｇビッカース硬度が記録され、 この部品は微細な粒子の純粋な炭化ホウ素の部品の極端な硬度の特性を有するこ とを示す。

実施例５−炭化ホウ素 三酸化ニホウ素（１８，９重量％のホウ素）および３．１重量％の水の一２７０ メツシュ（−５３μｍ）の緊密な炭素／三酸化ニホウ素の前駆体を、実施例２の 方法に従い調製する。

炭化ホウ素粉末の合成：前駆体を前の実施例と同一の装置において処理する。反 応ゾーンを、光学パイロメーターで決定して、１８５０℃の温度にし、この温度 を維持する。供給原料を連続的にほぼ３０分間水冷却鋼反応成分移送部材を通し て０．２５ボンド／分（０，１１ｋｇ／分）の速度で通過させる。５．０ＳＣＦ Ｍ　（０，１４ｍ”／分）で流れるアルゴンの連行ガスは、反応成分移送部材を 通して微細な粉末を連行する。

追加のアルゴンは、２．２３ＣＦＭ　（０，０６ｍ”／分）の流速で、水冷反応 成分移送部材および反応ゾーンの上部の間のガス流空間を通して反応ゾーンへ入 る。反応ゾーンにおける供給原料の反応時間はほぼ０゜８秒である。反応ゾーン を出ると、生成物の粉末は、前の実施例に記載するように冷却室を通過し、そし て下流において集められる。

集めた生成物の粉末の少量を洗浄し、そして化学的にほぼ３２．４重量％の炭素 および２．６０重量％の酸素であると分析され、反応成分の炭素の約９０％のみ が転化したことを示す。残りの洗浄しない生成物を供給ホッパーに再装入し、そ してアルゴンでパージする。反応ゾーンを１８５０℃の温度いし、そしてこの温 度に維持する。次いで、最初の通過の生成物を水冷銅反応成分移送部材に約０． ２５ポンド／分（０，１１ｋｇ／分）の速度で連続的に供給戻す。反応室に入る アルゴンの合計の流れは約３．６５ＣＦＭ　（０，１０ｍ”／分）である。反応 ゾーンの第２通過の間の粉末の反応時間は、はぼ１．４秒であり、この実験の合 計の滞留時間はほぼ２．２秒である。

生成物の炭化ホウ素粉末の分析：洗浄した粉末を結晶の大きさおよび化学的組成 について評価する。透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）は、粉末が０．０２〜０． １μｍの狭い粒子サイズを有する、等軸のサブミクロンの大きさの粒子であるこ とを示す。生成物の粉末は、化学的に７５゜１重量％のホウ素、２１．２重量％ の炭素、２．１７重量％の酸素および０．４３重量％の窒素であると分析される 。金属の分析は、３５１ｐｐｍのＦｅｓｌｌｐｐｍのＮｉおよびｌｏｐｐｍのＣ ｒ１１０ｐｐｍのＣｕおよび１５ｐｐｍのＴｉのみをを含有する高い純度の生成 物を示す。

炭化ホウ素粉末の熱プレス：小さい密な部品を実施例１の方法に従し１製作し、 そして評価する。微小構造の分析は、部品内の粒子が典型的にサブミクロンの大 きさであることを示す。品は押込破砕により硬度について評価する。３２３９± １１２ｋｇ／ｍｍ”ｆｌｌ、Ｏｋｇビッカース硬度が記録され、この部品は微細 な粒子の純粋な炭化ホウ素の部品の極端な硬度の特性を有することを示す。

衷稟気立二屋匙ま二！ 供給原料の調製：近似組成３３．１重量％の炭素、５９．８重量％の二酸化ニホ ウ素（１８，６重量％のホウ素）および７．１重量％の水の−２７０メツシユ（ −５３μｍ）の緊密な炭素／＝酸化ニホウ素の前駆体を、実施例２の方法に従い 調製する。

炭化ホウ素粉末の合成：前駆体を前の実施例と同一の装置において処理する。反 応ゾーンを、光学パイロメーターで決定して、２１００℃の温度にし、この温度 を維持する。供給原料を連続的にほぼ３０分間水冷却鋼反応成分移送部材を通し て０．２０ポンド／分（０，０９ｋｇ／分）の速度で通過させる。４．Ｏ３ＣＦ Ｍ　（０−１１３ｍ”／分）で流れるアルゴンの連行ガスは、反応成分移送部材 を通して微細な粉末を連行する。追加のアルゴンは、２．９３ＣＦＭ　（０，０ ８２ｍ”／分）の流速で、水冷反応成分移送部材および反応ゾーンの上部の間の ガス流空間を通して反応ゾーンへ入る。反応ゾーンにおける供給原料の反応時間 はほぼ０．８秒である。反応ゾーンを出ると、生成物の粉末は、前の実施例に記 載するように冷却室を通過し、そして下流において集められる。

生成物の炭化ホウ素粉末の分析：洗浄した粉末を結晶の大きさおよび化学的組成 について評価する。透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）は、粉末が０．１〜０．３ μｍの狭い粒子サイズを有する、等軸のサブミクロンの大きさの粒子であること を示す。生成物の粉末は、化学的に７８゜６重量％のホウ素、２０．５重量％の 炭素、０．８０重量％の酸素および０．１４重量％の窒素であると分析される。

Ｘ線回折図形は、粉末が炭化ホウ素であることを示す。

何例７−ホウ素に富んだ炭化ホウ素 ５０ガロン（１８９（ｔ）のジャケット付きステンレス鋼の容器内の９０ポンド （４０，９ｋｇ）の水に一定に撹拌しながら添加する。水蒸気の流れを容器のジ ャケットへ開始する。水蒸気の流れの容器へのジャケットへ開始し、そして温度 の設定点を９０℃に調節する。別の容器において、２１．５ボンド（９，ｓｋｇ ）のコーンスターチを９０ボンド（４０，９ｋｇ）の水中に分散させる。スター チ／水混合物をホウ酸溶液に添加する。混合物の温度が８０℃に到達したとき、 生ずるスラリーを１３５℃において作動するクロムめっきしｔ；二重ドラムのド ライヤーに送る。２０重量％の水を含有する乾燥したフレークは、１．２ポンド ／平方フィート一時間（５，９ｋｇ／ｍ”一時間）の速度で二重ドライヤーから 生成する。

乾燥したフレークをドラムドライヤーのホッパーから集め、グラファイトのボー トに入れ、そして水平のブツシュ炉内で窒素雰囲気中で７００℃において焼成し て、炭素、二酸化ニホウ素および二酸化チタンの混合物を形成する。ホードを６ フイート（１，８ｍ）のホットゾーンを通して２インチ／分（５，１ｃｍ／分） 速度で押す。生ずる２８．９ポンド（１３，１ｋｇ）の量の焼成した材料を一３ ２５メツシュ（−４４μｍ）に微粉砕する。微粉砕した三酸化ニホウ素および炭 素の混合物の化学的分析は、６９．１重量％の三酸化ニホウ素（２１，５重量％ のホウ素）および２３．９重量％の炭素の組成を明らかにする。熱重量分析は、 微粉砕した供給原料が７重量％の表面水であることを示す。

ホウ素に富んだ炭化ホウ素の合成 供給原料を前の実施例のそれと同一の装置で処理する。約２２．０１ボンド（１ ０，ＯＯｋｇ）の量の一３２５メツシユＣ−４４μｍ）のこの実施例に記載する ように調製した供給原料を反応成分移送部材を通して、垂直炉中に導入する。ス クリューフィーダーは供給速度をほぼ０゜２ポンド／分（０，０９ｋｇ／分）に 、すべての供給原料が処理されるまで、維持する。アルゴンガスはＩＯ５ｃＦＭ （０，２８標準ｍ３／分）の速度で流れ、反応成分および生成物を炉を通して運 ぶ。アルゴンの一部は水冷反応成分移送部材を通して供給原料粒子を連行し、そ して残りは反応成分移送部材および反応室の上部の放射表面の間のガス流空間を 通して反応ゾーンに入る。

約３．３２ポンド（１，５１ｋｇ）の反応生成物を垂直反応装置の冷却室の下流 において集める。生成物を温和なＭＣＩ溶液（ｐＨ約３）中で８０℃において洗 浄する。生成物のＸ線回折図形は、検出可能な遊離炭素の存在を示さず、そして 生成物の炭化物相は炭化ホウ素である。洗浄した生成物の化学分析は、９．０重 量％の炭素、８８．０４重量％の固定ホウ素、および０．８０重量％の酸素であ り、ホウ素に富んだ炭化ホウ素の形成を示す。洗浄したパン生成物の走査電子顕 微鏡写真は、生成物が狭い大きさの分布を有する等軸微細結晶であることを示す 。反応成分移送部材および冷却室を包含する、反応器のアセンブリーを検査する と、凝集した未反応の供給原料の三酸化ニホウ素または生成物の炭化ホウ素の有 意の析出は存在しないことが明らかとなる。

ホウ素に富んだ炭化ホウ素粉末の熱プレス：少量の洗浄しかつ乾燥した生成物を グラファイトのダイ中に入れ、そして２１００℃および３５ＭＰａ　（５０００ ｐｓ　ｉｇ）においてアルゴン雰囲気下に熱プレスする。

粉末はグラファイトダイ中で溶融し、それと反応し融合した部品／ダイの分離は 不可能となる事が分かる。融合した部品を破砕し、Ｂ、Ｃを有するとして化学的 に分析され、過剰のホウ素がダイと反応して、より熱力学的に好適な形態の炭化 ホウ素、すなわち、Ｂ、Ｃを形成することが示される。

ホウ素に冨んだ炭化ホウ素の部品を製作する第２の試みにおいて、少量の粉末を 窒化ホウ素のダイ中に入れ、そして同一条件下に２１００℃および３５ＭＰａに おいてアルゴンの環境中で熱プレスする。部品は液相の発生を示し、そして大き い粒子大きさが生ずる。

ホウ素に冨んだ炭化ホウ素の部品を製作する第３の試みにおいて、少量の粉末を 窒化ホウ素のダイ中に入れ、そして同一条件下に２０００℃および３５ＭＰａに おいてアルゴンの環境中で熱プレスする。熱プレス後、この部品を取り出し、そ してその微小構造を分析する。部品の微小構造の評価は、化学的にエツチングす るとき、異なるように反応する２つの異なる粒子構造を明らかにする。部品を破 砕し、そして化学的に分析する。Ｘ線回折図形は、部品が炭化ホウ素であり、少 量の第２相が存在すること示す。破砕した部品の化学分析は、９．０５重量％の 炭素、８９．２３重量％の固定ホウ素、１．２６重量％の酸素、および０゜４６ 重量％の窒素の組成を示す。こうして、ホウ素に富んだ炭化ホウ素はほぼ１１． ２のＢ／Ｃのモル比を有する。化学分析は、生ずる部品がＢ、ＣまたはＢ１３Ｃ ！を含有する２またはそれ以上の相および高度にホウ素に富んだ相、例えば、Ｂ 　ａ　ＣまたはＢｘｓＣであるという信念に導く。

実施例８−ホウ素に富んだ炭化ホウ素 ６７．５重量％のＢｘＯｓ　（２１，０重量％のホウ素）、２５．２重量％の炭 素、および７．２重量％の水の組成の一３２５メツシュ（−４４μｍ）の三酸化 ニホウ素／炭素の供給原料を、実施例７に記載するようにして調製する。実施例 １に記載する装置の反応室を２１００°Ｃに加熱する。流れるアルゴンの雰囲気 を反応の間に使用する。８．１ボンド（３，７ｋｇ）の量の供給原料をアルゴン でパージした供給ホッパー中に装入し、そして前の実施例に記載するようにして 反応装置に導入する。すべての供給原料が処理されるまで、スクリューフィーダ ーは供給速度を約０．３ポンド／分（０，１４ｋｇ／分）に維持する。アルゴン ガスは約１０５ＣＦＭ　（０，２８ｍ”／分）の合計の流速で流れ、反応装置を 通して固体をスウィープする。アルゴンの一部は水冷反応成分移送部材を通して 供給原料粒子を連行し、そして残りは反応成分移送部材および反応室の上部の放 射表面の間のガス流空間を通して反応ゾーンに入る。

約２．５４ポンド（１，１５ｋｇ）の反応生成物を垂直反応装置の冷却室の下流 において集める。生成物を温和なＨＣＩ溶液（ｐＨ約３）中で８０℃において洗 浄する。洗浄した生成物の化学分析は、７４．２重量％の固定ホウ素、１２．３ ８重量％の固定炭素、および５．４重量％の遊離炭素を示す。洗浄した生成物の Ｘ線回折図形は、生成物の炭化物相がＢ＋ｓＣｚであることを示す。洗浄しｔ； パン生成物の透過型電子顕微鏡写真は、生成物が０．１〜０．２μｍの粒子サイ ズの範囲の狭い大きさ分布を有することを示す。

反応室および下流の冷却室を検査すると、凝集しｔ；未反応の供給原料の三酸化 ニホウ素または生成物の炭化ホウ素の析出が示されない。

＋−ドーーーーーー 国際調査報告 ０・２５　ミクロン　　　　　　　　　　　　２０ミクロン２０　　ミクロン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、構成成分： （ａ）冷却された反応成分移送部材（６）、（ｂ）反応室（１６）、 （ｃ）加熱手段（４０）、および （ｄ）冷却室（４２）、 を有し、 冷却された反応成分移送部材（６）は、反応室（１６）と連絡する導管を定める 壁を有し、ガス流空間（２０）は反応成分移送部材（６）の周辺に沿って定めら れており、そして反応室（１６）と連絡し、反応室（１６）は反応ゾーン（２８ ）を定める壁（２６）を有し、加熱手段（４０）は反応ゾーン（２８）と関連し 、そして反応ゾーン（２８）において反応成分を加熱することができ、そして冷 却室（４２）は、反応室（１６）と連絡する冷却ゾーン（４４）を定める壁を有 し、 反応成分移送部材（６）、反応室（１６）、および冷却室（４２）の温度は独立 に制御することができ、 こうして反応成分は反応成分移送部材（６）を通して反応ゾーン（２８）中に供 給され、反応して生成物を生成することができ、次いで生成物は冷却ゾーン（４ ４）中に供給されて均−な、微細なセラミック粉末を生成することができる、 ことを特徴とする均−な、微細なセラミフク粉末を製造する装置。 ２、炭素質材料はグラファイトである、請求の範囲第１項記載の装置。 ３、加熱手段は反応室（１６）の壁（２６）を直接または誘導的に加熱するため に適当な電流源である、請求の範囲第１項記載の装置。 ４、加熱手段は反応ゾーンの外側に位置する少なくとも１つの電極（４０）であ る、請求の範囲第３項記載の装置。 ５、反応室（１６）を取り囲むガスパージ領域（３４）をさらに含む、請求の範 囲第１項記載の装置。 ６、反応成分移送部材（６）は冷却ジャケット（８）により冷却される、請求の 範囲第１項記載の装置。 ７、冷却室（４２）は冷却ジャケットにより冷却される、請求の範囲第１項記載 の装置。 ８、反応室（１６）は冷却室と冷却入口（４６）により連絡し、そして冷却ゾー ン（４４）の直径は冷却入口（４６）の直径より大きい、請求の範囲第１項記載 の装置。 ９、工程： （１）三酸化ニホウ素またはその水和物および炭素源を反応成分として反応器に 供給し、前記反応器は、 （ａ）冷却された反応成分移送部材（６）、（ｂ）反応室（１６）、 （ｃ）加熱手段（４０）、および （ｄ）冷却室（４２）、 を有し、 冷却された反応成分移送部材（６）は、反応室（１６）と連絡する導管を定わる 壁を有し、ガス流空間（２０）は反応成分移送部材（６）の周辺に沿って定めら れており、そして反応室（１６）と連絡し、反応室（１６）は反応ゾーン（２８ ）を定める壁（２６）を有し、加熱手段（４０）は反応ゾーン（２８）と関連し 、そして反応ゾーン（２８）において反応成分を加熱するニとができ、そして冷 却室（４２）は、反応室（１６）と連絡する冷却ゾーン（４４）を定める壁を有 し、 反応成分移送部材（６）、反応室（１６）、および冷却室（４２）の温度は独立 に制御することができ、 こうして反応成分は反応成分移送部材（６）を通して反応ゾーン（２８）中に供 給され、反応して生成物を生成することができ、次いで生成物は冷却ゾーン（４ ４）中に供給されて均−な、微細なセラミック粉末を生成することができ、 三酸化ニホウ素またはその水和物および炭素源は冷却された反応成分移送部材（ ６）を通して供給され、反応成分移送部材（６）は反応成分の溶融温度より低い 温度に維持され、 （２）反応成分を約１４００℃以上の温度において、均−な、微細なホウ素含有 セラミック粉末を形成するために十分な反応ゾーンで反応条件下に、反応させ、 そして （３）セラミック粉末を冷却ゾーン（４４）において冷却する、からなることを 特徴とする、均−な、微細なホウ素含有セラミック粉末を製造する方法。 １０、三酸化ニホウ素またはその水和物および少なくとも１種の他の無機酸化物 を冷却された反応成分移送部材（６）を通して供給する、請求の範囲第９項記載 の方法。 １１、他の無機酸化物は二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸 化ジルコニウムまたはそれらの混合物である、請求の範囲第１０項記載の方法。 １２、炭素源は炭素、カーボンブラック、アセチレンカーボンブラック、炭水化 物、塩化ビニリデンポリマー、またはそれらの混合物である、請求の範囲第９項 記載の方法。 １３、ガスをガス流空間（２０）を通して反応室（１６）の中へ流す、請求の範 囲第９項記載の方法。 １４、ガスは不活性ガス、反応−適合性ガス、または反応成分のガスである、請 求の範囲第１３項記載の方法。 １５、ガスはアルゴン、一酸化炭素、窒素、ヘリウム、水素またはそれらの混合 物である、請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、反応室（１６）を取り囲み、そして不活性または反応−適合性ガスを含有 するガスパージ領域（３４）をさらに含む、請求の範囲第９項記載の方法。 １７、三酸化ニホウ素またはその水和物および炭素源は不活性または反応−適合 性ガスに同伴されている、請求の範囲第９項記載の方法。 １８、ガスはアルゴン、一酸化炭素、窒素、ヘリウム、水素またはそれらの混合 物である、請求の範囲第１７項記載の方法。 １９、反応成分移送部材（６）は３５０℃以下の温度に維持されている、請求の 範囲第９項記載の方法。 ２０、反応成分移送部材（６）は１００℃以下の温度に維持されている、請求の 範囲第９項記載の方法。 ２１、反応室（１６）は１６００℃以上の温度に維持されている、請求の範囲第 ９項記載の方法。 ２２、冷却室（４２）は３５０℃以下の温度に維持されている、請求の範囲第９ 項記載の方法。 ２３、冷却室（４２）は１００℃以下の温度に維持されている、請求の範囲第９ 項記載の方法。 ２４、前記生成物は、炭化ホウ素、ホウ素に富んだ炭化ホウ素、窒化ホウ素、ニ ホウ化チタン、穴ホウ化ケイ素、ニホウ化チタン／炭化ホウ素コンポジット、ニ ホウ化チタン／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／炭化ホウ 素コンポジット、炭化ケイ素／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭化ケ イ素／窒化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／六ホウ化ケイ素コンポジット、ま たはそれらの混合物である、請求の範囲第１２または１３項記載の方法。 ２５、請求の範囲第９項記載のホウ素含有セラミック粉末生成物から製造された 濃密化セラミック部品。 ２６、セラミック粉末は、炭化ホウ素、ホウ素に富んだ炭化ホウ素、窒化ホウ素 、ニホウ化チタン、六ホウ化ケイ素、ニホウ化チタン／炭化ホウ素コンポジット 、ニホウ化チタン／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／炭化 ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／ホウ素に富んだ炭化ホウ素コンポジット、炭 化ケイ素／窒化ホウ素コンポジット、炭化ケイ素／六ホウ化ケイ素コンポジット 、またはそれらの混合物である、請求の範囲第２５記載の濃密化セラミック部品 。